1、電阻點(diǎn)焊工藝在電子元器件中的應(yīng)用研究    摘要：電阻點(diǎn)焊工藝廣泛應(yīng)用于各種電子元器件的制造。本文通過對(duì)點(diǎn)焊過程的熱平衡、冶金原理等影響點(diǎn)焊的主要因素分析，針對(duì)電子元器件產(chǎn)品制造的特點(diǎn)，總結(jié)了如何來選擇點(diǎn)焊焊接工藝和設(shè)備來提焊接可靠性。 關(guān)鍵詞；熱平衡焊接設(shè)備焊接規(guī)范 中圖分類號(hào)：TN11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2012)02(a)-0104-01 由于電阻點(diǎn)焊生產(chǎn)效率高、不引入附加物質(zhì)、焊接接頭性能高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)、成本低等特點(diǎn)、被廣泛應(yīng)用于各中電子元器件的裝配制造。如何保證焊接質(zhì)量的可靠性已成為電子器件制造中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，

2、也成為行業(yè)工藝水平的重要體現(xiàn)。 本文通過對(duì)影響點(diǎn)焊質(zhì)量的各種影響因素理論分析、以及對(duì)點(diǎn)焊設(shè)備特點(diǎn)、焊接規(guī)范選擇等綜合因素的論述，結(jié)合多年點(diǎn)焊質(zhì)量控制實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了電子元器件在點(diǎn)焊裝配過程中，如何制定適當(dāng)?shù)暮附庸に嚕岣吆附淤|(zhì)量的一些具體方法。 1電阻點(diǎn)焊的基本原理 電阻點(diǎn)焊是通過電極對(duì)被焊工件施加并保持一定的壓力，使工件穩(wěn)定接觸，然后使焊接電源輸出的電流通過被焊工件和它們的接觸表面，產(chǎn)生熱量，升高溫度，融化接觸點(diǎn)局部形成焊點(diǎn)，達(dá)到將金屬工件焊接在一起的目的。 Q=0.2412Rt=0.241Ut(cat)(1) 公式(1)焊接部的電阻為R，焊接電流為I(A)，通電時(shí)間為t(sec)時(shí)，根據(jù)公

3、式(1)焊接部發(fā)熱，因此焊接部的溫度上升，產(chǎn)生熔核。 2影響點(diǎn)焊的因素及解決方案 2.1熱平衡對(duì)點(diǎn)焊的影響 在電子元器件的裝配制造過程中，往往會(huì)焊接不同厚度或者異種材料的工件。被焊工件導(dǎo)熱系數(shù)及散熱條件不同，熱量被上下工件吸收的量也不同，這樣熔核向吸收熱量少的工件偏移，焊核不在工件接觸面中間，造成一邊工件過熔而另外一邊工件熔核小，導(dǎo)致焊接強(qiáng)度不足。為了減少因熱平衡對(duì)焊點(diǎn)熔核分布的影響，通常主要采用下面的幾種方法。 (1)采用凸點(diǎn)焊的方式。通常是在薄件或散熱好的工件上沖出凸點(diǎn)，然后進(jìn)行焊接。由于電流集中，可以很好的克服點(diǎn)焊熔核偏離的缺點(diǎn)。 (2)采用強(qiáng)條件(硬規(guī)范)。使工件間接觸電阻產(chǎn)熱的影響增

4、大，工件散熱的影響降低。 (3)采用不同接觸表面直徑的電極。在薄件或?qū)щ姟?dǎo)熱性好的工件一側(cè)采用較小直徑，以增加這一側(cè)的電流密度、并減小電極散熱的影響。 (4)采用不同的電極材料。在薄件或?qū)щ妼?dǎo)熱性好的工件一側(cè)采用導(dǎo)熱性較差的銅合金，以減少這一側(cè)的熱損失。 (5)采用工藝墊片。在薄件或?qū)щ姟?dǎo)熱性好的工件一側(cè)墊一塊由導(dǎo)熱性較差的金屬制成的墊片，以減少這一側(cè)的散熱。 2.2熔核冶金特性對(duì)點(diǎn)焊影響 點(diǎn)焊熔核形成過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)冶金過程，被焊工件都會(huì)經(jīng)歷金屬受熱熔化冷卻結(jié)晶的過程。要形成力學(xué)性能穩(wěn)定的焊點(diǎn)，需要熔核形成致密的結(jié)晶組織。根據(jù)金屬結(jié)晶理論，金屬之間以置換固熔的方式形成結(jié)晶體。要實(shí)現(xiàn)兩種金

5、屬以任意比例互熔，要求兩種金屬原子的半徑差小于811左右。因此要使被焊兩種金屬之間具備互溶的特性，這就要求所焊材料有相似原子結(jié)構(gòu)，這就是對(duì)被焊材料可焊接的要求；其次，某些金屬在熔化結(jié)晶過程中會(huì)產(chǎn)生冷脆現(xiàn)象，比如高碳鋼在快速冷卻過程中會(huì)形成脆性的馬氏體組織，這就要求控制點(diǎn)焊的結(jié)晶過程。此外，有些金屬比如不銹鋼的高溫屈服強(qiáng)度高，軟化溫度高，這就要求控制點(diǎn)焊過程焊接壓力，以防止產(chǎn)生縮孔、裂紋等缺陷。為了減少熔核冶金特性對(duì)點(diǎn)焊的影響，通常采用以下方法。 (1)在焊接異種材料時(shí)，比如銅合金與鐵的焊接，可用在銅合金表面電鍍與鐵組織相近的鎳層，以增加這兩種材料的可焊性。 (2)在焊接具有冷脆現(xiàn)象的材料時(shí)，可

6、利用多脈沖點(diǎn)焊對(duì)焊接冷卻過程進(jìn)行控制，防止接頭產(chǎn)生脆性組織。 (3)在焊接高溫屈服強(qiáng)度高的材料時(shí)，比如不銹鋼材料，可以采用較高的焊接壓力，較小的焊接電流和較短的焊接時(shí)間，以防止產(chǎn)生縮孔、裂紋等缺陷。 2.3焊接規(guī)范對(duì)點(diǎn)焊的影響 保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵，要選擇正確的焊接規(guī)范。焊接規(guī)范分為硬規(guī)范：即采用短時(shí)時(shí)間大電流進(jìn)行焊接；軟規(guī)范：即長(zhǎng)時(shí)間小電流的焊接。通常情況下，焊接低阻值的材料宜采用硬規(guī)范，焊接高阻值的材料則宜采用軟規(guī)范，但還要考慮到被焊材料的其他特性。比如在焊接低阻值材料且焊接后工件需要承受較大的外力，這就需要形成較大的焊接熔核，此時(shí)應(yīng)該采用大電流長(zhǎng)時(shí)間的焊接規(guī)范；在焊接只起導(dǎo)電作用的高阻值材

7、料時(shí)，如果被焊零件很薄，為了防止焊焦，這時(shí)采用小電流相對(duì)短的焊接時(shí)間就比較合適。總之要針對(duì)不同的材料及具體的使用環(huán)境來選擇最適當(dāng)?shù)暮附右?guī)范才能得到最優(yōu)的焊接接頭。 2.4焊接設(shè)備對(duì)點(diǎn)焊的影響 選擇合適的焊接設(shè)備，是保證焊接規(guī)范實(shí)施的關(guān)鍵。通常電子元器件裝配使用的點(diǎn)焊設(shè)備分為交流焊機(jī)(包括晶體管式)、儲(chǔ)能焊機(jī)和直流逆變焊機(jī)。它們的焊接輸出參數(shù)特點(diǎn)及可控制量是不同的，要充分掌握好焊接設(shè)備的特點(diǎn)，才能合理經(jīng)濟(jì)的利用焊接設(shè)備、有效保證焊接質(zhì)量。交流焊機(jī)比較適合焊接工件較厚的高電阻值材料、可以用于一定受力或?qū)щ娛褂脳l件下的工件連接；儲(chǔ)能焊機(jī)因形成的熔核較小，易產(chǎn)生飛濺，容易出現(xiàn)炸火問題，導(dǎo)致焊接質(zhì)量不夠

8、穩(wěn)定，一般用于只起導(dǎo)電連接作用的工件焊接；直流逆變焊機(jī)是一種非常先進(jìn)的焊接設(shè)備，它能精確控制放電電流和放電時(shí)間，可以滿足特殊場(chǎng)合下精確焊接控制要求，但設(shè)備非常昂貴。通常用于焊接比較關(guān)鍵的受力條件下的工件以及一些特殊要求的焊接。 2.5焊接材料對(duì)點(diǎn)焊的影響 影響焊接質(zhì)量可靠性的一個(gè)很重要的因素是焊接材料可焊性。通常電子元器件焊接的材料主要分鐵合金、銅合金兩類。每一類合金材料的焊接性能與其化學(xué)成分有密切聯(lián)系。 通常普通碳鋼隨含碳量的增加，焊接性能就隨之下降，因?yàn)樵诤附舆^程中過高的碳含量會(huì)使熔核的晶粒粗大，造成熔核韌性降低，導(dǎo)致低應(yīng)力脆斷。比如高碳鋼或鑄鐵的點(diǎn)焊性能不如中低碳鋼好；在不銹鋼中，奧式體不銹鋼(如SUS304)的焊接性能一般優(yōu)于馬氏體不銹鋼(如SUS410)。 銅合金中，由于銅的導(dǎo)熱性好，電阻低，不易發(fā)熱，因此含銅量較高的銅合金焊接能相對(duì)較差。通常情況下白銅的焊接性能優(yōu)于黃銅，青銅的焊接性低于黃銅，而紫銅的焊接性能最差。因?yàn)榘足~的含鎳量高，電阻大，熔點(diǎn)高，焊接容易發(fā)熱形成熔核。而黃銅中含有的鋅和青銅中含有的錫的熔點(diǎn)均較低，電阻相對(duì)較低，焊接時(shí)較難形成熔核。 4結(jié)語 電阻點(diǎn)焊工藝是一個(gè)非常復(fù)雜的工藝控制過程，要充分掌握焊接基本原理、焊接設(shè)備的特點(diǎn)并結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品的狀態(tài)制定